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訪(fǎng)問(wèn)者模式討論篇:java的動(dòng)態(tài)綁定與雙分派
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訪(fǎng)問(wèn)者模式討論篇:java的動(dòng)態(tài)綁定與雙分派

java的動(dòng)態(tài)綁定

所謂的動(dòng)態(tài)綁定就是指程執行期間(而不是在編譯期間)判斷所引用對象的實(shí)際類(lèi)型,根據其實(shí)際的類(lèi)型調用其相應的方法。java繼承體系中的覆蓋就是動(dòng)態(tài)綁定的,看一下如下的代碼:

    class Father {
        public void method(){
            System.out.println("This is Father's method");
        }
    }

    class Son1 extends Father{
        public void method(){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }
    }

    class Son2 extends Father{
        public void method(){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father s1 = new Son1();
            s1.method();

            Father s2 = new Son2();
            s2.method();
        }
    }

運行結果如下:

This is Son1's method
This is Son2's method

通過(guò)運行結果可以看到,盡管我們引用的類(lèi)型是Father類(lèi)型的,但是運行時(shí)卻是調用的它實(shí)際類(lèi)型(也就是Son1和Son2)的方法,這就是動(dòng)態(tài)綁定。在java語(yǔ)言中,繼承中的覆蓋就是是動(dòng)態(tài)綁定的,當我們用父類(lèi)引用實(shí)例化子類(lèi)時(shí),會(huì )根據引用的實(shí)際類(lèi)型調用相應的方法。

java的靜態(tài)綁定

相對于動(dòng)態(tài)綁定,靜態(tài)綁定就是指在編譯期就已經(jīng)確定執行哪一個(gè)方法。在java中,方法的重載(方法名相同而參數不同)就是靜態(tài)綁定的,重載時(shí),執行哪一個(gè)方法在編譯期就已經(jīng)確定下來(lái)了??匆幌麓a:

    class Father {}
    class Son1 extends Father{}
    class Son2 extends Father{}

    class Execute {
        public void method(Father father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }

        public void method(Son1 son){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }

        public void method(Son2 son){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father father = new Father();
            Father s1 = new Son1();
            Father s2 = new Son2();

            Execute exe = new Execute();
            exe.method(father);
            exe.method(s1);
            exe.method(s2);
        }
    }

運行結果如下:

This is Father's method
This is Father's method
This is Father's method

在這里,程序在編譯的時(shí)候就已經(jīng)確定使用method(Father father)方法了,不管我們在運行的時(shí)候傳入的實(shí)際類(lèi)型是什么,它永遠都只會(huì )執行method(Father father)這個(gè)方法。也就是說(shuō),java的重載是靜態(tài)綁定的。

instanceof操作符與轉型

有時(shí)候,我們希望在使用重載的時(shí)候,程序能夠根據傳入參數的實(shí)際類(lèi)型動(dòng)態(tài)地調用相應的方法,也就是說(shuō),我們希望java的重載是動(dòng)態(tài)的,而不是靜態(tài)的。但是由于java的重載不是動(dòng)態(tài)綁定,我們只能通過(guò)程序來(lái)人為的判斷,我們一般會(huì )使用instanceof操作符來(lái)進(jìn)行類(lèi)型的判斷。我們要對method(Father father)進(jìn)行修改,在方法體中判斷運行期間的實(shí)際類(lèi)型,修改后的method(Father father)方法如下:

    public void method(Father father){
        if(father instanceof Son1){
            method((Son1)father);
        }else if(father instanceof Son2){
            method((Son2)father);
        }else if(father instanceof Father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }
    }

請注意,我們必須把判斷是否是父類(lèi)的條件(也就是判斷是否為Father類(lèi)的條件)放到最后,否則將一律會(huì )被判斷為Father類(lèi),達不到我們動(dòng)態(tài)判斷的目的。修改代碼后,程序就可以動(dòng)態(tài)地根據參數的實(shí)際類(lèi)型來(lái)調用相應的方法了。運行結果如下:

This is Father's method
This is Son1's method
This is Son2's method

但是這種實(shí)現方式有一個(gè)明顯的缺點(diǎn),它是偽動(dòng)態(tài)的,仍然需要我們來(lái)通過(guò)程序來(lái)判斷類(lèi)型。假如Father有100個(gè)子類(lèi)的話(huà),還是這樣來(lái)實(shí)現顯然是不合適的。必須通過(guò)其他更好的方式實(shí)現才行,我們可以使用雙分派方式來(lái)實(shí)現動(dòng)態(tài)綁定。

用雙分派實(shí)現動(dòng)態(tài)綁定

首先,什么是雙分派?還記得23種設計模式(9):訪(fǎng)問(wèn)者模式中一開(kāi)始舉的例子嗎?

類(lèi)A中的方法method1和method2的區別就是,method2是雙分派。我們可以看一下java雙分派的特點(diǎn):首先要有一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)B,類(lèi)B提供一個(gè)showA(A a) 方法,在方法中,調用類(lèi)A的method1方法,然后類(lèi)A的method2方法中調用類(lèi)B的showA方法并將自己作為參數傳給showA。雙分派的核心就是這個(gè)this對象。說(shuō)到這里,我們已經(jīng)明白雙分派是怎么回事了,但是它有什么效果呢?就是可以實(shí)現方法的動(dòng)態(tài)綁定,我們可以對上面的程序進(jìn)行修改,代碼如下:

    class Father {
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }
    class Son1 extends Father{
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }
    class Son2 extends Father{
        public void accept(Execute exe){
            exe.method(this);
        }
    }

    class Execute {
        public void method(Father father){
            System.out.println("This is Father's method");
        }

        public void method(Son1 son){
            System.out.println("This is Son1's method");
        }

        public void method(Son2 son){
            System.out.println("This is Son2's method");
        }
    }

    public class Test {
        public static void main(String[] args){
            Father father = new Father();
            Father s1 = new Son1();
            Father s2 = new Son2();

            Execute exe = new Execute();
            father.accept(exe);
            s1.accept(exe);
            s2.accept(exe);
        }
    }

可以看到我們修改的地方,在Father,Son1,Son2中分別加入一個(gè)雙分派的方法。調用的時(shí)候,原本是調用Execute的method方法,現在改為調用Father的accept方法。運行結果如下:

This is Father's method
This is Son1's method
This is Son2's method

運行結果符合我們的預期,實(shí)現了動(dòng)態(tài)綁定。雙分派實(shí)現動(dòng)態(tài)綁定的本質(zhì),就是在重載方法委派的前面加上了繼承體系中覆蓋的環(huán)節,由于覆蓋是動(dòng)態(tài)的,所以重載就是動(dòng)態(tài)的了,與使用instanceof操作符的效果是一樣的(用instanceof操作符可以實(shí)現重載方法動(dòng)態(tài)綁定的原因也是因為instanceof操作符是動(dòng)態(tài)的)。但是與使用instanceof操作符實(shí)現動(dòng)態(tài)綁定相比,雙分派方式的可擴展性要好的多。

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